天地通話背后有神奇“天路”，航天員的數碼生活

6月23日，3位國家航天員在空間站“玩手機”的畫面，引發了公眾關注。權威專家解讀稱，航天員們不僅能夠像平時一樣使用手機、電腦，保持和地面以及家人的實時通訊，而且網速還相當于地面上的5G。

“居家”太空生活

航天員們在空間站內的日常生活畫面公布后，航天員工作使用的電子設備引發了網友的熱議。網友發現他們使用的手機可能是華為品牌。

基于一張模糊的機身背面圖片，不少網友猜測是華為于2019年發布的P30。畫面截圖顯示，該手機背部擁有一個長條形的拍照模組，機身為黑色，與華為P30的外觀設計接近。有分析從合理性推斷稱，華為P30使用的是自主的麒麟芯片，加上后來更新的鴻蒙系統，正是由于不依賴外國的軟硬件，可以使得信息可控性和安全性更高。

但也有人看法不同，認為不可能是大眾消費類機型，而是特制的機器，防爆防震。

事實上，必要的修改不可避免。2011年，NASA亞特蘭蒂斯號航天飛機任務中，也有兩部iPhone 4被帶上了太空，與大眾能夠買到的產品不同，為滿足美國宇航局飛行認證標準，這兩部iPhone“用了一年的時間做了一些必要的修改”。

智能手機對于航天員來說是一個很好的輔助性工具。例如上述兩部iPhone 4，實際上被航天員用作太空研究工具，利用機器自身配置的陀螺儀、加速度計、相機等硬件，收集太空位置信息、輻射水平等數據。

針對設備本身以及航天員數碼生活熱議背后，是人們驚嘆于航空航天技術的發展進步，驚嘆中國空間站在舒適性和便利性方面的巨大改善。

6月17日神舟十二號成功送入預定軌道后，三名航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波開啟太空生活第一天。他們做的第一件事就是安裝好Wi-Fi網絡。接入局域網絡后，手機、平板、電腦這些智能設備，除了工作之外，還能像地面的居家生活一樣。

中國載人航天員系統總設計師黃偉芬接受媒體采訪時表示，中國的航天員將在空間站中居住長達3-6個月，科研工作之外還可以享受閑暇時光。比如，可以隨時給地面打電話，打游戲、聽音樂、看視頻，甚至收看電視直播。“可以看新聞聯播，而且是實況直播；還可以和家人、朋友、同事通電話，通過局域網絡給地面發送文字短信、圖片、視頻等等。”

一些民用技術，例如藍牙、智能家居的遠程操控等，也在“改造后”被接入到了空間站中。這樣，一些我們習以為常的物聯網應用，比如遠程控制空間站內的燈光，遠程控制微波爐，都可以實現。這得以讓航天員們在生活舒適度方面大幅度提高，很大方面已經接近我們的日常生活。

神奇的“天路”

天和核心艙執行任務的三位航天員與指揮中心的視頻通話也受到廣泛關注，這是中國人自己的空間站進行的首次天地通話。大熒幕中，畫面清晰、聲音清楚、信號流暢。電視機前的每一位觀眾，都會感受到這次天地通信的巨大改善。而這一切都得益于我國自2003年立項的天鏈中繼衛星系統工程。

根據天鏈二號01星副總設計師李向陽向媒體的講述，這次天地通話由地面站、空間站、中繼衛星系統配合完成。通話信息先從地面站發往天鏈中繼衛星系統，再由中繼衛星系統傳輸信號到達空間站。在整個信號傳輸過程中，天鏈中繼衛星系統扮演著“太空基站”的角色。

太空中的衛星有很多類型，大多僅具備和地面之間的數據傳輸能力。但中繼衛星除星地通信外，還可以進行星際通信，承擔著太空中數據“中轉站”的職責。資料顯示，在中繼衛星之前，星地通信主要靠建立星地通信鏈路，但受限于中低軌衛星公轉速度比地球自轉速度快得多，實際在衛星圍繞地球一圈的運行軌跡中，由于地球曲率遮擋和視線視場問題，只有大約2%－3%的左右的時間能夠與地面站建立穩定數據傳輸鏈路。這極大限制了天地通信的效果與效率。

為解決這樣的問題，中繼衛星系統工程應運而生。簡單來說，該系統就是在36000公里的地球同步軌道，均勻部署3顆中繼衛星，每顆的覆蓋率可以達到50%，3顆可以實現100%的覆蓋率，也被稱為組網。那么，中低軌道衛星無論運行到什么位置，都能夠保證被其中一顆中繼衛星覆蓋。同理，位于地球的地面站，也總是能夠保證被覆蓋其中。如此一來，天地通話就實現了真正意義上的實時全程傳輸。

天鏈中繼衛星系統是我國天地一體化信息網絡的重大基礎設施工程。業內人士曾比喻，如果過去的天地通信是一條“鄉間小路”，那么有了中繼衛星之后的天地通信就是一條“雙向高速公路”。

2008年4月，“天鏈一號01星”成功發射并順利在軌運行，這讓我國成為全球前5個擁有中繼衛星的國家。此后，在神舟七號任務中，“天鏈一號01星”得到成功驗證。2011年7月，“天鏈一號02星”發射成功，并與“天鏈一號01星”成功組網，使航天測控覆蓋率從18%提升到近70%。次年7月，“天鏈一號03星”順利發射并成功送入預定軌道，標志著我國第一代中繼衛星系統正式建成，使我國航天測控覆蓋率提升至近100%。2016年，我國又發射了天鏈一號04星。同年，“天鏈一號”為神舟十一號天宮二號任務航天員景海鵬、陳冬與地面的通話以及央視的直播提供了技術支撐。

今年4月16日，我國第一代中繼衛星地面系統完成了升級改造工作，在大幅提高中繼衛星系統的可靠性、易維護性和自動化水平的同時，實現了中繼衛星系統軟件100%國產化。2017年底，北京空間信息傳輸中心針對第一代系統設備日漸老化和軟件非國產化等問題，提出了升級改造的目標。

2019年3月31日晚，我國第二代中繼衛星的首顆“天鏈二號01星”在西昌衛星發射中心成功發射。該新一代中繼衛星能夠與第一代衛星系統相互兼容，并提升傳輸速率、服務數量、覆蓋范圍等。

一位參與項目的研究員曾在2019年撰文分享，從第一代的論證、立項算起，中繼衛星系統的建設已跨越了16年。

“16年對于我們人類來說應是一個相當長的時間跨度，有很多開拓者、領路者或離退休，或轉崗，縱然照片會在時光里慢慢褪色，但我們的心中始終難以忘卻所有的見證者，親歷者。”該人士寫道，天路逐夢人永遠在路上。